Толпу восставших монахов не допустили в город, но позволили ей собраться в церкви св. Апостолов, которая находилась за воротами города. Согласно монофизитскому преданию, многие монахи, участвовавшие в литургии в этом храме, унесли Святые Дары, позднее превратившиеся в плоть и кровь, с собой. Кесария Приморская оставалась резиденцией Иувеналия до подавления монашеского движения в 453 г. Отсюда Иувеналий отправил послание к священству церкви Палестины, которое подписал также Кесарийский епископ Ириней. Одним из епископов Кесарии Приморской во второй половине V в., по мнению исследователей, был некий Геласий; Константинопольский патриарх Фотий (IX в.) упоминал о нём как об авторе трактата «Против аномеев». Фотий не считал этого Геласия автором «Церковной истории» (вторая половина IV в.) и писал, таким образом, о трёх Геласиях, включая Геласия Кизического (вторая половина V в.). Сочинение Геласия не сохранилось, но Фотий отмечал чистоту стиля и продуманность аргументов писателя (вопрос об идентификации Геласия остаётся нерешенным). В начале VI в. в Кесарии Приморской родился Прокопий Кесарийский – придворный историк и панегирист эпохи императора Юстиниана I. Исследователям известно, что Прокопий проходил обучение в Газе, в риторической школе, но о влиянии церковно-научного центра Кесарии Приморской на Прокопия сведений у исследователей нет. В начале VI в. епископом Кесарии Приморской был Иоанн Хозевит, игумен лавры Хозива в Иудейской пустыне и ученик св. Саввы Освященного. В 518 г. Иоанн Хозевит участвовал в Соборе в Иерусалиме, который подтвердил приверженность Иерусалимской церкви к халкидонскому православию и поддержал императора Юстина I, провозгласившего православие официальным вероисповеданием Византии. В Кесарии Приморской был известен также некий благочестивый и учёный горожанин Аркесилай, много общавшийся с Иоанном Хозевитом и совершавший паломничества по монастырям. В доме Аркесилая Иоанн Хозевит чудесным образом излечил его жену, которая выколола себе глаз ткацким челноком. В 526 г. также в его доме монах Зосима из монастыря в Синде близ Тира беспричинно предался скорби на глазах у людей. Зосима сказал, что был внезапно оглушён грохотом разрушенной Антиохии, и вскоре стало известно об антиохийском землетрясении. В 484 г. в Кесарии Приморской произошло восстание самаритян, которые провозгласили некоего Юстасу своим царём и начали грабить Кесарию Приморскую, Неаполь (ныне Наблус) и ряд других мест Палестины; в Кесарии Приморской сожгли церковь св. Проба (восстание вскоре было подавлено). Ещё более кровопролитное восстание самаритян и иудеев произошло в 529 г.; когда город вновь был ими разграблен, мятежники подверглись жестоким преследованиям. После подавления восстания общины самаритян в Кесарии Приморской не были уничтожены; исследователи полагают, что в городе сохранилась ситуация противостояния христиан и иудеев. В 541 г. епископ Кесарии Приморской Сергий направил петицию императору Юстиниану с просьбой о смягчении правительственных мер против самаритян, которая была удовлетворена императором, но тем не менее, примирения сторон не было достигнуто. Последним известным епископом Кесарии Приморской ранневизантийской эпохи был Иоанн, участвовавший в пятом Вселенском соборе в Константинополе в 553 г. Далее сведения о Кесарии Приморской появятся только в эпоху персидских и арабских завоеваний. В 613 г. город был захвачен персами и разграблен, как и другие византийские города. Под власть Византии Кесария Приморская была возвращена по мирному договору 629 г., однако уже вскоре на Палестину напали арабы-мусульмане. Благодаря усилению гарнизона и существованию морского сообщения Кесария Приморская выдержала несколько длительных осад. Последняя блокада города арабским войском Амра ибн аль-Аса продолжалась с осени 639 г. до весны 641 г.; после захвата города около 7 тыс. защитников были перебиты, множество ремесленников уведено в плен.